無論是基于原理、技術(shù)創(chuàng)新的正向研發(fā)還是逆向工程，國產(chǎn)廠商絞盡腦汁地想要實現(xiàn)減速機的國產(chǎn)化替代，至于哪條道路能夠通向成功，尚需驗證。

 

在機器人的全球應(yīng)用中，精密減速器主要可分為RV減速機、諧波減速機和SPINEA 減速機，三者的市場銷售數(shù)量占比約為40%、40%、20%。從應(yīng)用占比來看，RV減速機、諧波減速機作為關(guān)鍵核心零部件，基本掌握了工業(yè)機器人的“命脈”，將對未來機器人競爭格局的走向產(chǎn)生深遠影響。

 

從根本原理上突破

 

據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2021年1-7月工業(yè)機器人累計產(chǎn)量為205094套，同比增長64.6%。在中國機器人產(chǎn)銷兩旺的大背景下，減速器的供貨正在面臨著較大的不確定性。

 

據(jù)六環(huán)傳動副總經(jīng)理李濤表示，在需求高漲的當下，受貿(mào)易、技術(shù)、管理等問題影響，日本減速器出現(xiàn)了供貨周期延后的現(xiàn)象，有些長的供貨周期已經(jīng)達到6個月以上。以納博特斯克為例，其供貨周期已經(jīng)由原來的2-3個月延長到現(xiàn)在的4-6個月，大概率將對國產(chǎn)機器人供應(yīng)鏈產(chǎn)生波動。

 

在時勢背景影響下，減速機的國產(chǎn)化替代迫在眉睫。

 

相較于RV減速器攻克的高難度，國產(chǎn)諧波減速器目前無論是在技術(shù)還是應(yīng)用方面，都已經(jīng)打開了突破口，培育了具有一定影響力的國產(chǎn)廠商，RV減速器則顯得有些任重道遠。

 

李濤指出，RV減速器需要傳遞大扭矩，承受較大的過載沖擊，為了保證其達到預(yù)期工作壽命，一般在設(shè)計上采用過定位結(jié)構(gòu)，使其精密加工異常困難。看似只是一個小小的RV減速器，實則是對我國工業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。這不僅僅是依靠引進昂貴的精加工設(shè)備就可以完成生產(chǎn)制造，沒有吃透相關(guān)材料、熱處理、工藝等基礎(chǔ)科學(xué)是很難批量生產(chǎn)出穩(wěn)定可靠的精密減速器。

 

因此，如果依舊在日本等廠商主導(dǎo)的老路上追趕，成效如何尚且不論，時間成本也是非常高昂的。

 

此外，RV減速器也同樣存在自身難以克服的缺陷。李濤表示，從原理上來講，RV減速器并不是一個具備非常高精度、高剛度、高靈敏性的產(chǎn)品，但工業(yè)機器人的發(fā)展是朝著高精度、高剛度、高靈敏方向遞進的。不管是用更好的產(chǎn)品來彌補RV減速機現(xiàn)有不足還是布局未來技術(shù)升級，李濤認為：“唯有另辟蹊徑，從根本原理上突破，用一種更為先進的產(chǎn)品進行迭代，才能使我們國家機器人行業(yè)走向自主創(chuàng)新的道路。”

 

實際上在國外，已經(jīng)有一部分企業(yè)正在踏上“換道超車”之路，例如德國MillionMotion、采埃孚等企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了具有高剛度、高精度、高壽命的行星結(jié)構(gòu)減速器對RV減速器進行產(chǎn)品替代，目前進入了小批量銷售階段。

 

國內(nèi)方面，李濤表示，六環(huán)傳動基于三級行星傳動原理設(shè)計制造的新型精密機器人關(guān)節(jié)減速器，其性能水平表現(xiàn)優(yōu)異，可全面替代傳統(tǒng)RV擺線精密減速器在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用。

除了布局機器人精密減速器外，六環(huán)傳動已經(jīng)開始進軍機床用精密減速器，目前這部分市場主要被德國、日本企業(yè)壟斷，如德國維滕斯坦旗下的阿爾法精密行星減速器，摩多利精密減速器，日本新寶精密減速器等。李濤表示，目前六環(huán)傳動已經(jīng)給國內(nèi)幾家知名機床廠家提供測試樣機，客戶反饋性能指標并不亞于德國阿爾法減速器。

 

 

六環(huán)傳動6R系列減速器

 

在原理創(chuàng)新十年攻關(guān)的基礎(chǔ)上，六環(huán)傳動推出的新型機器人6R系列減速器摒棄了擺線結(jié)構(gòu)，采用了三級行星傳動方案，結(jié)合特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及高精密齒輪加工和裝配工藝，可達到性能比傳統(tǒng)RV減速器更加優(yōu)異的效果。

 

具體來看6R系列減速器具有以下特點：

 

傳動效率高：6R系列減速器因特殊設(shè)計的高精密齒輪傳動，使得齒廓在嚙合時接近純滾動，傳動總效率可確保達到92%以上，比傳統(tǒng)減速器效率提高4%以上。

 

遲滯誤差?。?/span>6R系列減速器遲滯誤差可批量控制在0.25角分以內(nèi)，比傳動1角分減少3-4倍。

 

反向間隙?。?/span>反向間隙是由齒輪側(cè)隙和軸承游隙形成的。傳統(tǒng)減速器齒輪因原理所限，不得不留有側(cè)隙；而6R系列減速器齒輪因特殊的齒廓和軸承設(shè)計，可將反向間隙控制在0.5角分之內(nèi)，比傳統(tǒng)減速器1角分的反向間隙減少2倍。

 

扭轉(zhuǎn)剛度大：傳統(tǒng)齒輪在傳動時雖然參與嚙合的齒數(shù)較多，但大部分嚙合點的嚙合壓力角大于35°，有效功少，無用功大。6R系列減速器齒輪在傳動時各個嚙合點的嚙合壓力角是完全相同的，都在25°之內(nèi)的最佳范圍內(nèi)，實例證明6R系列減速器的轉(zhuǎn)動剛度可以比傳統(tǒng)減速器提高30%以上。

 

力矩剛度大：力矩剛度是由減速器輸出轉(zhuǎn)盤的支撐軸承提供的。傳統(tǒng)減速器采用了特制的窄型角接觸球軸承，剛度損失大。6R減速器由于轉(zhuǎn)盤和體殼都是淬硬后的材料，直接做軸承滾道，減少了接合面，明顯的提高了軸承支撐剛度。

 

壽命長：由于傳統(tǒng)減速器的針齒殼采用球墨鑄鐵材料，在和銷軸嚙合時存在較大的滑移，所以使用一段時間后，反向間隙就會增大，導(dǎo)致精度下降。6R系列減速器因參與傳動的零件均采用淬硬鋼，加之傳動效率高，理論上比傳統(tǒng)減速器精度保持性高。

 

工藝基礎(chǔ)好：硬齒面漸開線齒輪經(jīng)過我國幾十年的高速發(fā)展，目前已成為世界上生產(chǎn)量最大的國家，無論是原材料、加工裝備、還是熱處理、工藝技術(shù)都在世界上保持較高工藝水平，有著大規(guī)模和高性價比的制造基礎(chǔ)。

 

以下為六環(huán)產(chǎn)品與日本RV同類型產(chǎn)品測試結(jié)果對比：

 

李濤表示，目前六環(huán)傳動已經(jīng)完成6R-E系列20E、40E、80E、110E、160E減速器的研發(fā)、制造及小批量生產(chǎn)，6R-N系列全系列研發(fā)設(shè)計已經(jīng)完成，25N、42N、60N已經(jīng)完成樣機及小批量生產(chǎn)，6R-C系列全系列研發(fā)設(shè)計已經(jīng)完成，10C 、 27C 、100C、 200C已經(jīng)完成樣機及小批量生產(chǎn)。

 

在產(chǎn)能規(guī)劃上，今年六環(huán)傳動將建成具備年產(chǎn)5萬套6R系列減速器的零部件生產(chǎn)線及組裝生產(chǎn)線，以滿足更廣大用戶的精密加工需求。據(jù)李濤介紹，六環(huán)傳動不僅具有產(chǎn)品研發(fā)、制造的能力，也具有研發(fā)、制造工作母機的能力，目前其所用的內(nèi)齒圈高精密成型磨齒機，外齒輪高精密成型磨齒機皆為自主研發(fā)、制造。這種既做產(chǎn)品又做核心工藝裝備的模式在國內(nèi)為數(shù)不多，也進一步保證了核心技術(shù)自主掌握，避免“卡脖子”困境。